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TÍTULO NEUROCIENCIA + PEDAGOGÍA = NEUROPEDAGOGÍA: REPERCUSIONES E IMPLICACIONES DE LOS AVANCES DE LA NEUROCIENCIA PARA LA PRÁCTICA EDUCATIVA AUTOR Tarcisio Jose de Melo Ferreira Esta edición electrónica ha sido realizada en 2012 Directores José María Delgado y Luis Puelles Curso Máster en Neurociencia (1998) © Tarcisio Jose de Melo Ferreira © Para esta edición, la Universidad Internacional de Andalucía Reconocimiento-No comercial-Sin obras derivadas Usted es libre de: • Copiar, distribuir y comunicar públicamente la obra. Bajo las condiciones siguientes: • Reconocimiento. Debe reconocer los créditos de la obra de la manera. especificada por el autor o el licenciador (pero no de una manera que sugiera que tiene su apoyo o apoyan el uso que hace de su obra). • No comercial. No puede utilizar esta obra para fines comerciales. • Sin obras derivadas. No se puede alterar, transformar o generar una obra derivada a partir de esta obra. • Al reutilizar o distribuir la obra, tiene que dejar bien claro los términos de la licencia de esta obra. • Alguna de estas condiciones puede no aplicarse si se obtiene el permiso del titular de los derechos de autor. • Nada en esta licencia menoscaba o restringe los derechos morales del autor. UNIVERSIDAD INTERNACIONAL DE ANDALUCIA – UNIA SEDE DE LA RÁBIDA III MAESTRÍA DE NEUROCIENCIA NEUROCIENCIA + PEDAGOGÍA = NEUROPEDAGOGÍA: Repercusiones e implicaciones de los avances de la neurociencia para la práctica educativa TARCISIO JOSE DE MELO FERREIRA Directores: JOSE MARIA DELGADO GARCIA LUIS PUELLES LÓPEZ Universidad Internacional de Andalucía, 2012 AGRADECIMIENTOS Aos meus país, Valeriano e Aurélia pelo carinho a distancia. Presentes ausentes. A minha pequena família, pelos encontros e desencontros. Elizabeth, Alexis e Jordi. Minha ―sombra‖ Elizabeth, que me atura há mais de 20 anos. A ti todo meu amor e carinho. D. Teresinha com todo seu amor e carinho e Beto Dutra, o ―Maxo Reiu‖ companheiro e irmão nas horas incertas. Aos irmãos e amigos distantes, Brasil. A José María Delgado por sus manos extendidas, siempre. A Luis Puelles por sus consejos, enseñanza, cariño y comprensión. A Margaret Martínez-De-La-Torre por todo su cariño, apoyo y la palabra amiga en las horas de dificultad. Un cariño especial a mis compañeros de la III Maestría de Neurociencia. Un saludo especial a todos de Lá Rábida. Una ―casa‖ de amistad y del conocimiento. Agradezco a todos los que ayudaran directa y indirectamente para la consecución de este trabajo. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 Volver para empezar Vienes del abono y de la siembra, del mullido campo verde, que acoge trigo y bienestar. La densa arena que te cubre grano a grano, lapso a lapso, se hace playa junto al mar. Vienes de trajes y de adentros, preciso bazo, hermano dedo: todos recuperados hasta hablar. Del largo futuro de las piedras, de la reconstrucción del lóbulo, desandas tu porción de eternidad. (Por un instante te es dado sentir y contar). José María Delgado-Garcia Universidad Internacional de Andalucía, 2012 El Prof. José María Delgado García D. José María Delgado García, Director Del División de Neurociencias de la Universidad Pablo de Olavide, Director del Programa de Postgrado y Doctorado de Neurociencia de la Universidad Pablo de Olavide de Sevilla, Coordinador de III Maestría en Neurociencia en La Universidad Internacional de Andalucía sede de La Rábida, ha dirigido la Tesina: ―NEUROCIENCIA + PEDAGOGÍA = NEUROPEDAGOGÍA: Repercusiones e implicaciones de los avances de la neurociencia para la práctica educativa” realizada por TARCISIO JOSE DE MELO FERREIRA JOSE MARIA DELGADO GARCIA Universidad Internacional de Andalucía, 2012 El Prof. D. Luis Puelles López, catedrático de Neuroanatomía del departamento de Anatomía Humana y Psicobiología y director del programa de doctorado de Neurociencias de la Universidad de Murcia ha codirigido la Tesina: ―NEUROCIENCIA + PEDAGOGÍA = NEUROPEDAGOGÍA: Repercusiones e implicaciones de los avances de la neurociencia para la práctica educativa” realizada por TARCISIO JOSE DE MELO FERREIRA LUIS PUELLES LÓPEZ Universidad Internacional de Andalucía, 2012 Tribunal nombrado: ________________________ Prof. Dr. José A. Armengol Butrón de Mújica Presidente _____________________ Profa. Dra. Agnés Gruart I Massó Secretaria _______________________ Prof. Dr. Juan Carlos López Ramos Vocal Universidad Internacional de Andalucía, 2012 ABSTRACT Research in neuroscience increasingly shed light on the structure and functions of the brain and image scanning technology have enabled neuroscientists to discover more about the human brain functions in a few years. The present work, we will discuss the studies and research in neuroscience and developmental cognitive neuroscience, so accessible to educators, seeking to understand the neural basis of learning and neurobiological knowledge could be of relevance to professionals involved in the process teaching and learning. In the first place, we look for the historical background of the historical development of neuroscience in the last four centuries. In the second place, we show progress in relation to neurodevelopmental factors in early childhood. In particular, we know very little about how processes such as learning and memory evolve throughout adolescence. Fourth, the paper raises issues of work to facilitate the meeting between neuroscientists and educators, and to clarify doubts and nurture future research on teaching and learning. Active discussion of these issues (in educational forums, study groups, etc.) to generate completely new issues not raised yet. This collaboration will help to stimulate new research into a "science and technology learning" transdisciplinary. The neuropedagogía should be in theory and practice-oriented activity so we know the brain, stimulating the curiosity of teachers so as to engage increasingly with efficient education and biologically significant (balanced) in a culturally changing. Therefore, the neuropedagogía try to build a bridge for the transfer to the pedagogy of the growing knowledge in the neuroscience of learning and are intended to provide parents, teachers and students in a small way what we know about the brain, memory, learning and movement. It is urgent to define a model neuropedagógico study, based on the scientific method. Both neuroscience and pedagogy have their own specific content. It is not, therefore, that pedagogy is "explained" through neuroscience, it is rather to create a bridge between the two areas of knowledge. It treats primarily to explore possibilities in this regard. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 INDICE Introducción…………………………………………………………………. 01 Orígenes de la Neurociencia……………………………………………… 06 La Neurociencia……………………………………………………………. 14 Neurociências, multidiscplinariedad, interdisciplinariedad y integración del conocimiento …………………………………………. 28 La necessidad de crear un vocabulario comum ................................ 30 El Cerebro: ese gran desconocido..................................................... 37 Implicaciones educativas de las investigaciones del cerebro ............. 41 Desarrollo del cerebro:sinaptogénesis y eliminación sináptica .......... 44 Desarrollo y experiencia: el concepto de periodo crítico .................... 48 Periodos Sensibles............................................................................ 51 Los periodos sensibles en el idioma y su desarrollo ........................... 52 Aprendizaje del segundo idioma ........................................................ 53 Ambientea enriquecidos y crecimiento de las sinapsis ........................ 54 Las Ratas y los Niños ........................................................................ 55 Desarrollo cognitivo de niños en la edad pre-escolar .......................... 57 Las ventanas de oportunidades para el desarrollo .............................. 59 Las diferencias individuales y las dificultades de aprendizaje .............. 67 Diferencias individuales en aprendizaje y el cerebro ........................... 67 Aprendizaje y memoria........................................................................ 69 Conclusiones y recomendaciones: Un salto al fulturo .......................... 75 Bibliografia ......................................................................................... 77 Universidad Internacional de Andalucía, 2012 INTRODUCCIÓN Las investigaciones en Neurociencia arrojan cada vez más luz acerca de la estructura y funciones del cerebro. Los recientes adelantos tecnológicos han permitido a los neurocientíficos descubrir más sobre las funciones del cerebro humano que en todos los años previos. Diversas técnicas como la neuroimagen funcional, mediante la cual es posible medir la actividad del cerebro cuando el ser humano realiza una determinada tarea, la imagen de resonancia magnética funcional (fMRI), o la tomografía por emisión de positrones (PET) (véase apéndice 1), han provocado avances significativos de nuestro conocimiento del cerebro y de la mente. El presente trabajo, aparentemente pionero en España, comenzó en 1998 cuando cursé la III Maestría de Neurociencia, coordinada por los profesores José María Delgado García y Alberto Ferrús. En él hablaremos de modo selectivo de los estudios e investigaciones de la neurociencia del desarrollo y de la neurociencia cognitiva, de modo accesible para los pedagogos, buscando entender las bases neurales de cómo los niños aprenden y que conocimientos neurobiológicos podrían ser de relevancia para los profesionales implicados en el proceso de enseñanza- aprendizaje. Hablaremos de estos avances en cuatro apartados. En el primero, buscaremos los antecedentes históricos del desarrollo histórico de la neurociencia en los últimos cuatro siglos. En el segundo, enseñaremos los avances relativos a los factores del desarrollo neural en la infancia temprana. Consideramos que los factores más relevantes para el aprendizaje tienen lugar durante los primeros siete años de vida. Pero no se limitan a ese periodo y continúan desarrollándose a un ritmo menor durante toda la adolescencia. Hay un gran vacío en las investigaciones neurocientíficas en torno al desarrollo del cerebro después de los primeros años y más allá, en la vida adulta. En concreto, sabemos muy poco acerca de cómo los procesos tales como el aprendizaje y la memoria evolucionan durante toda la adolescencia. Recientemente, los neurocientíficos están arrojando alguna luz sobre cómo aprende nuevas materias el cerebro de los adultos, y cómo el aprendizaje se ve afectado por el contexto emocional, el entorno y las diferencias individuales. El Universidad Internacional de Andalucía, 2012 tercer apartado de este trabajo versa sobre la naturaleza del aprendizaje. El cuarto apartado está dirigido al conocimiento de los problemas del aprendizaje y las diferencias individuales. En la parte final de cada apartado plantearemos una serie de cuestiones de trabajo para propiciar el encuentro entre neurocientíficos y educadores, así como para aclarar dudas y alimentar futuras investigaciones interdisciplinares sobre la enseñanza y el aprendizaje. La discusión activa de estos temas (en foros pedagógicos, grupos de estudios, etcétera) con más colaboración entre neurocientíficos y educadores, permitirá salir a la luz cuestiones totalmente nuevas no planteadas hasta la fecha. Dicha colaboración ayudará a estimular nuevas investigaciones en una ―ciencia y tecnología del aprendizaje‖ transdisciplinar. En este trabajo usaremos la palabra ―aprendizaje‖ para abarcar todos los tipos de aprendizaje. Asimismo, cuando nos referimos a la neurociencia, incluimos todos los tipos de estudio del cerebro. Y cuando hablamos de pedagogos o educadores, hacemos referencia a todos los que trabajan en el proceso educativo, sin distinción de área de actuación o tipo de formación impartida. Es decir, incluimos la neurociencia molecular y celular aunque discutiremos en más detalle lo que estudia la neurociencia cognitiva y la neuropsicología, más cercanas a nuestro campo de actuación pedagógico. Por cognición entendemos todo lo referido al ―contenido mental‖, incluyendo las emociones. Finalmente, cuando nos referimos a la cognición o a la mente, no las entendemos como separadas del cerebro, del cual son función. Creemos que el cerebro y la mente tienen que ser explicados de modo conjunto. Para proponer las preguntas y considerar los hechos usaremos un marco que combina medio ambiente, biología, cognición y el comportamiento en niveles de descripción1. 1 MORTON, J., y FRITH, U. (1995): «Causal modeling: A structural approach to developmental psychopathology», en D. Ciccetti y D. J. Cohen (eds.): Manual of Developmental Psychopatholoy, vol. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 EJEMPLOS DE FACTORES AMBIENTALES EJEMPLO DE FACTORES INTRA-INDIVIDUALES FACTORES AFECTADOS OXIGENO NUTRICIÓN TOXINAS SINAPTOGÉNESIS PODA SINÁPTICA CONEXIONES NEURONALES CEREBRO ENSEÑANZA INSTITUCIONES CULTURALES FACTORES SOCIALES APRENDIZAJE MEMORIA EMOCIÓN MENTE RESTRICCIONES TEMPORALES POR EJEMPLO, HERRAMIENTAS DE ENSEÑANZA REALIZACIONES ERRORES PERFECCIONAMIENTO COMPORTAMIENTO En el diagrama usamos las flechas para indicar las conexiones causales. Como puede verse, las interacciones de factores externos con factores que son internos al individuo forman parte de la explicación causal global. Los hechos están situados en el nivel conductual y biológico, las teorías al nivel cognitivo. El diagrama puede usarse para pensar sobre las relaciones entre la biología y el comportamiento a través del nivel cognitivo inferido cuya razón de ser es servir de puente intermedio. Es preciso tener presente el manejar el vocabulario de la neurociencia, aprendiendo sus ideas y principios claves. Creemos que la neuropedagogía no 1, pp. 357-390. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 es algo que haya venido para atraer la atención de los educadores por un periodo y que después puede caer en el cajón del olvido, como ha ocurrido con ciertos modismos educativos. Es una disciplina aun incipiente que habrá de continuarse desarrollando en múltiples direcciones según progresen las bases de conocimiento neurocientífico y se sucedan e intensifiquen las experiencias pedagógicas inspiradas en este conocimiento. La neuropedagogía deberá ser en teoría y práctica una actividad orientada por lo que conocemos del cerebro, estimulando la curiosidad de los pedagogos de modo a comprometerlos cada vez más con una educación eficiente y biológicamente significativa (equilibrada) en una sociedad culturalmente cambiante. Esosignifica crear ―nuevos‖ métodos, quizá más complejos y organizados, para capacitar a los profesionales de la enseñanza a enfrentarse con los nuevos retos derivados de la cultura y el mundo que nos rodea. Nuestro propósito con esta investigación es presentar un modelo de formación a nivel académico para los futuros profesores y pedagogos, con todo lo que conlleva la preparación de los mismos para actuar eficientemente en la escuela. Por tanto, la neuropedagogía intenta construir un puente para el trasvase a la pedagogía de los crecientes conocimientos en la neurociencia del aprendizaje; su objetivo es presentar a los padres, al profesorado y al alumnado de forma reducida lo que sabemos acerca del cerebro, de la memoria, del aprendizaje y el movimiento. Esta base explicativa de los hechos de interés a nivel neuropedagógico seria valiosa a la hora de desarrollar planes y proyectos educativos. Por eso se hace urgente definir un modelo de estudio neuropedagógico, basado en el método científico. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 La neuropedagogía ya dispone de numerosos conocimientos aplicables a la nueva conceptualización, elaboración y puesta en práctica de la actividad educativa, suficientes para comenzar a trabajar en esta dirección. Conviene aclarar que no pretendemos un análisis ―reduccionista‖ de la pedagogía. Tanto la neurociencia como la pedagogía disponen de sus propios contenidos específicos. No se trata, por tanto, de que la pedagogía sea ―explicada‖ a través de la neurociencia, se trata más bien de crear un puente entre las dos parcelas de conocimiento. Tratase sobre todo de explorar posibilidades en este sentido. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 ORÍGENES DE LA NEUROCIENCIA ―Los hombres deben saber que el cerebro es responsable exclusivo de las alegrías, placeres, risas y diversión, y la pena, aflicción, desaliento y las lamentaciones. Y gracias al cerebro, de manera especial, adquirimos sabiduría y conocimientos, y vemos, oímos y sabemos lo que es repugnante y lo que es bello, lo que es malo y lo que es bueno, lo que es dulce y lo que es insípido... Y gracias a este órgano nos volvemos locos y deliramos, y los miedos y terrores nos asaltan... Debemos soportar todo esto cuando el cerebro no está sano... Y en este sentido soy de la opinión de que esta víscera ejerce en el ser humano el mayor poder”. Hipócrates, libro sobre las enfermedades sagradas, siglo IV a. C. Desde hace mucho tiempo, los pensadores estudian el cerebro y, de modo general, intentan comprender en profundidad cómo nos movemos, percibimos, razonamos, aprendemos, sentimos, recordamos y olvidamos. El estudio del cerebro es tan antiguo como el hombre y la propia ciencia. Científicos de distintas áreas intentan comprender el funcionamiento del mismo desde el punto de vista de su ciencia, sea biología, psicología, física, matemática, química, bioquímica, las ciencias biomédicas, etc. Hay que destacar que las recientes investigaciones de las dos últimas décadas han cambiado muchas concepciones sostenidas previamente acerca del cerebro y su funcionamiento, las cuales han sido derrumbadas por un seísmo cuyo epicentro se nutre de los avances casi cotidianos suscitados por nuevos e importantes hallazgos sobre el funcionamiento del cerebro. Hoy sabemos que cada parte específica del cerebro desempeña un papel importante en la expresión de funciones tan diversas como el pensamiento abstracto, el aprendizaje, la memoria, el lenguaje o el movimiento. El gran paso que ha dado la neurociencia ha sido el de percibir que el intento de comprender al cerebro, debe ser un trabajo interdisciplinario (multidisciplinar o transdisciplinar) combinando enfoques, de modo que se produzcan nuevas perspectivas más potentes en su capacidad explicativa y aplicada. Al pretender dar respuesta a interrogantes relativos a la percepción, la memoria, el aprendizaje o el lenguaje, no es viable para los neurocientíficos el aislarse de investigadores de otras ciencias, como pueden ser la Psicología, Universidad Internacional de Andalucía, 2012 la Pedagogía, la Filosofía, la Lingüística o la Ciencias Cognitivas y Sociales. Resultan de indudable interés los trabajos colaborativos y los debates generados entre estos campos en todos estos años. Hoy ya se tiene claro que lo más probable es que la solución que nos permita eventualmente entender el fenómeno mental, tal como hemos llegado a comprender el fenómeno igualmente inicialmente misterioso de la vida, deberá provenir de una amplia colaboración interdisciplinaria. El sistema nervioso es decisivo para la vida, ya que nos permite vivir, sentir, movernos y pensar, con una rica variedad de experiencias mentales, tal como afirmaba ya Hipócrates en el siglo IV a.C (cita al principio de este capítulo). No fue siempre así, ya que durante gran parte de la Antigüedad y la Edad Media se pensó que la sede del alma o de las sensaciones era el corazón, siendo considerado el cerebro como una víscera donde se transformaban los humores. Hace más de diez mil años se hacía en Egipto la trepanación del cráneo, una perforación realizada aparentemente con el objetivo de curar al enfermo de ciertos humores supuestamente alterados o de su trasunto como espíritus malignos. Asimismo, al embalsamar a los cadáveres se desechaba el cerebro con una espátula a través de los orificios nasales y se conservaba todo el resto del cuerpo para que lo utilizara en la otra vida. Sin embargo, alrededor del año 500 a.C. los discípulos de Pitágoras ya debatían la idea de que el cerebro podía ser el locus de la inteligencia. Filolaos de Tarento, un médico discípulo de Pitágoras, decía que había cuatro órganos vitales en el ser vivo racional, que eran el cerebro, el corazón, el ombligo y la inteligencia en el cerebro. Para Filolaos, el cerebro era la sede de la mente, el corazón lo era del alma y de las sensaciones, el ombligo del crecimiento del embrión y los órganos genitales eran la sede de la procreación. Hipócrates (460-379 a. C.) el erudito griego más influyente de siglo IV a. C., que es considerado como el padre de la medicina occidental, dijo que el cerebro no sólo participaba en las sensaciones, sino que era la sede de la inteligencia. No obstante, poco después el filósofo griego Aristóteles (384-322 a. C.), afirmaba que el corazón era el centro del intelecto y que el cerebro no Universidad Internacional de Andalucía, 2012 era otra cosa que un órgano donde se enfría la sangre sobrecalentada por el corazón (los humores en ebullición). El temperamento racional de los seres humanos se explicaba así por la gran capacidad de refrigeración o control de los humores por parte de nuestro cerebro. La teoría cardiocéntrica de la mente o alma tuvo sin duda una larga repercusión en el ideario antiguo. A pesar de todos los conocimientos de que disponemos hoy respecto al rol esencial del cerebro, todavía recurrimos a la misma cuando decimos que alguien tiene el corazón roto por un amor no correspondido. La doctrina cardiocéntrica imperó en Europa casi hasta comienzo del siglo XVII. Esta doctrina fue aceptada como dogma por muchos medios de la época e incluso por la Iglesia. Desde la antigüedad hasta el Renacimiento, no se realizaron prácticamente estudios anatómicos sistemáticos en cadáveres humanos, con la posible excepción de la escuela anatómica de Alejandría; por ello, la especulación intelectual y no la investigación empírica era lo que determinaba lo que se tenía por cierto o falso. Más aún, la teoría humoral del funcionamiento de los seres vivos tuvo gran predominio en la historia antigua, en el pensamiento de los filósofos y de los médicos de la antigüedad. Los conceptos de la medicina durante este largo periodo en que estas ideas fueron populares moldearony determinaron ulteriormente la manera de tratar diversos trastornos y enfermedades. Un ejemplo claro era el uso generalizado de la sangría como remedio en los pacientes afligidos por una tristeza profunda y un pesimismo generalizado (melancolía, o humor oscuro/negro), que hoy conocemos como depresión. La sangría, al igual que la trepanación, tenía como fin último expurgar de la circulación sanguínea los ―humores‖ malos y los demonios del cuerpo. Galeno (130-200 a. C.), la figura más representativa de la medicina romana, formado en Alejandría, adoptó sin embargo la visión hipocrática del cerebro. Él era médico de los gladiadores, donde tuvo la oportunidad de presenciar las consecuencias de las lesiones espinales y cerebrales en los Universidad Internacional de Andalucía, 2012 mismos. Sin embargo, las convicciones de Galeno estuvieron influidas por sus numerosas disecciones en ovejas. Tocando con el dedo un cerebro recién disecado, observo que el cerebelo era mucho más duro que el cerebro, y así sugirió que el cerebro debería ser el receptor de las sensaciones y que el cerebelo debía dar órdenes a los músculos. Reconocía que para que se formara la memoria era necesario que las sensaciones fueran impresas en el cerebro, para lo cual éste tenía una consistencia blanda. En realidad, el cerebro participa en las sensaciones, memorias y percepciones, mientras que el cerebelo es un centro que hace más precisos los movimientos. Según Fingers (1994), Galeno abrió el cerebro y comprobó que era una víscera hueca, cuyos espacios, denominados ventrículos, estaban ocupados por un líquido. Este descubrimiento pareció confirmar la teoría de que el cuerpo funciona de acuerdo con el equilibrio de los cuatro líquidos vitales (la flema, la sangre, la bilis negra y la bilis amarilla), conocidos como humores. Las sensaciones eran registradas y los movimientos se iniciaban por el flujo de los humores a través de los ventrículos cerebrales, y luego a través de los nervios, los cuales eran considerados conductos huecos, al igual que los vasos sanguíneos. La teoría de Galeno prevaleció durante casi mil quinientos años. Durante el Renacimiento, Andreas Vesalius (1514-1564), junto con sus inmediatos predecesores y otros contemporáneos, añadieron otros detalles a la estructura conocida del cerebro. La localización ventricular de la función del cerebro no se modificó, al menos en sus aspectos esenciales. El concepto en su totalidad se reafirmó a principios del siglo XVII, cuando los franceses empezaron a desarrollar dispositivos mecánicos controlados hidráulicamente. Estos aparatos apoyaron el concepto de que el cerebro debía ser semejante a una máquina. Se supuso que el líquido ventricular era presionado para salir de los ventrículos a través de los nervios, ―bombeando‖ líquido a los músculos del individuo y provocando así los movimientos de las extremidades. René Descartes (1596-1650), matemático y filósofo, fué el principal defensor de la teoría hidromecánica de la función del cerebro. Él se interesó Universidad Internacional de Andalucía, 2012 por el comportamiento de los seres vivos y trató de encontrar una explicación física, mecanicista, al comportamiento animal, incluso del hombre. Aunque, consideraba que esta teoría mecánica de los líquidos explicaba las propiedades funcionales del cerebro y la conducta de los animales, manifestó (posiblemente para evitarse problemas con la jerarquía religiosa) que era inconcebible que esto sirviese para explicar la conducta humana. Los seres humanos poseerían un intelecto y un alma dados por Dios. Así, propuso que los mecanismos cerebrales humanos controlaban la conducta humana sólo en la medida en que ésta se parecía a la de los animales. Es decir, las capacidades singulares de la mente humana existen fuera del cerebro, en la ―mente‖ inmaterial de origen divino. La mente sería una entidad espiritual que recibe del cerebro las sensaciones y ordena los movimientos al mismo mediante una comunicación con la maquinaria cerebral central por medio del llamado ―conarium‖, refiriéndose a la glándula pineal o epífisis, ya que este órgano era el único del cerebro que se asemejaba a una esfera, la estructura perfecta. Pensaba Descartes con su dualismo que los seres humanos tenían por tanto una parte de máquina (materia) y una parte divina (mente o alma inmaterial), lo que implicaba dos consecuencias razonables. En primer lugar, si el alma se interpenetraba con la maquinaria del cuerpo, sin ser parte de éste (pues su esencia era divina), lo debía también abandonar intacta en el momento de la muerte, independientemente del deterioro de su materia. En segundo lugar, cuando el alma abandonaba el cuerpo, al producirse la muerte, éste quedaba reducido a su estado de máquina meramente material. Por lo tanto, este pensamiento condujo a la idea de que era admisible por las autoridades religiosas y morales de la época el que se emprendiesen estudios de las partes y funciones de la maquinaria del cuerpo, tratándolo como a cualquier máquina. Los médicos y anatomistas podrían realizar estudios y exploraciones del cuerpo, e incluso del cerebro y sus partes, a plena luz del día y en todos los aspectos. De este modo, fue gradualmente posible el practicar autopsias y estudios anatómicos en seres humanos, sin riesgo de posibles sanciones por las autoridades religiosas. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 En el siglo XVII, la anatomía se convertirá en una disciplina médica altamente respetada, a pesar de lo cual los estudios neuroanatómicos o neurológicos seguían en sus primeros pasos. A partir de ahí, los médicos reunidos en academias, universidades y foros especializados empezaron a describir casos clínicos de lesiones cerebrales o de tumores. Poco a poco se fue abriendo paso la idea de una posible localización de funciones en distintas partes del cerebro. El hecho de que algunas lesiones o enfermedades circunscritas del cerebro parecían implicar síntomas específicos, llevaron a algunos a lo largo del siglo XVIII a la conclusión de que las áreas dañadas eran las que de algún modo controlaban los comportamientos afectados. Así, Broca identificó en el siglo XIX con seguridad la primera región cerebral con una función específica, el área del lenguaje de la corteza frontal opercular izquierda. Durante el siglo XIX, se registraron asimismo importantes avances en las técnicas de estudio del cerebro, basadas en el descubrimiento de la posibilidad de fijar la estructura cerebral (detener químicamente la degradación postmortem) y someter el tejido fijado a tinciones generales que permitieron distinguir por un lado elementos corpusculares ulteriormente identificados como células (neuronas y glía) y por otro lado elementos fibrilares o fibras nerviosas. Ulteriormente se llegó a la conclusión de que las fibras nerviosas eran largas prolongaciones de las neuronas. Surgió también el hallazgo paralelo de que se podía estimular eléctricamente el tejido cerebral, con la consiguiente producción de movimientos del animal, con lo cual se comprendió que las neuronas del cerebro probablemente se comunicaban entre ellas y con los músculos y la piel a través de sus prolongaciones fibrilares o axones, por medio de los cuales transmiten estímulos de naturaleza análoga a señales eléctricas (el impulso nervioso). La teoría celular de la composición de los tejidos animales y vegetales tuvo su auge y determinó la forma de abordar el cerebro. Se perfeccionaron los iniciales microscopios, se inventó el micrótomo (aparato para hacer cortes muy delgados susceptibles de tinción para la observación microscópica) y se comenzó así a investigar la textura neuronal del sistema nervioso central y periférico. Aparecieron los primeros intentos experimentales Universidad Internacional de Andalucía, 2012de comprobar las conexiones de los nervios y otras vías nerviosas, mediante el arrancamiento de las raíces nerviosas y la introducción de lesiones, desarrollándose métodos histológicos que permitían visualizar las fibras o células que resultaban degeneradas tras estas lesiones. Gran parte de esta fase en la investigación celular del cerebro se realizó en los hospitales psiquiátricos, donde se estudiaban con ahínco tanto los cerebros normales como los supuestamente patológicos de los pacientes allí internados. A comienzos del siglo XX, Ramón y Cajal sintetizó en su obra gigantesca los hallazgos sobre estructura neuronal del conjunto del cerebro de los vertebrados, incluyendo al hombre, rechazando la teoría reticularista defendida por diversos autores, y afianzando la teoría neuronal y del contacto nervioso sin continuidad. Aun continuaron produciéndose muchos trabajos descriptivos de la citoarquitectura (estructura celular) y mieloarquitectura (estructura fibrilar) de los cerebros, pero fueron apareciendo también estudios de tipo fisiológico, con el desarrollo de la tecnología necesaria para registrar y amplificar las débiles señales neuronales. Sherrington postuló el concepto de sinapsis, o punto de contacto funcional entre fibras y neuronas, y algunos años después surgió el concepto de quimiotransmisión sináptica, esto es, el fenómeno de la traducción de la señal eléctrica neural en una señal química a nivel de las sinapsis. Ello llevó a un gran desarrollo del estudio químico y farmacológico de los sistemas neurales, dando pié a la quimioarquitectonía. En la época de postguerra se hicieron grandes avances en los estudios de la conectividad más o menos específica entre distintos conjuntos de neuronas, utilizando primero las técnicas de tinción de los axones lesionados y degenerados anterógrada o retrógradamente, sustituidas luego por otros métodos más específicos, como los de transporte axonal, el marcaje autoradiográfico y mediante marcadores fluorescentes. Todo ello renovó sensiblemente las ideas sobre los sistemas funcionales presentes en el cerebro, identificándose las vías sensoriales y motoras, los circuitos centrales de tipo asociativo, los circuitos reflejos, la conectividad local de las interneuronas con las neuronas de proyección y un sin fin de otros detalles, incluyendo circuitos relacionados con el control visceral y de las emociones Universidad Internacional de Andalucía, 2012 (sistema límbico), la precisión de los movimientos, mecanismos neurohumorales de tipo hormonal neurosecretor, circuitos relacionados con la evaluación de la experiencia (premios y castigos), la memoria, la programación de la conducta, el hambre y la sed, la violencia, la actividad de género (sexo, maternidad, paternidad), el miedo, el estrés y la ansiedad, el lenguaje y otras aptitudes intelectuales, la moral y la ética, el fenómeno de la conciencia, etc. En los últimos 20 años hemos asistido al auge de la biología molecular y los estudios genéticos, con la secuenciación completa del genoma humano y de ciertos animales, así como de diversos otros organismos vivos. Ello ha repercutido igualmente sobre la neurociencia, comenzando una revolución molecular de sus aproximaciones que aun está dando sus primeros resultados. Es de esperar de la incipiente genoarquitectura neural otro escalón de avance en la comprensión de la biología cerebral a diferentes niveles de análisis. Todo ello, lógicamente, ha tenido amplias repercusiones en la actividad médica, que se pudo beneficiar a todo lo largo de los sucesivos avances en neurociencia, de una manera análoga a como la pedagogía podría igualmente beneficiarse, al tomar crecientemente cuerpo en años recientes, gracias a los adelantos técnicos ya comentados, los resultados más abstrusos de la investigación neural, relacionados con las funciones mentales superiores. En gran parte, éstas se relacionan con el objeto principal de la actividad pedagógica, definible según el profesor L. Puelles como ―…el apoyo técnico optimizado por parte de la sociedad al desarrollo placentero de las aptitudes físicas y mentales de nuestros niños, jóvenes y mayores, favoreciendo su engarce satisfactorio en el tejido social‖. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 LA NEUROCIENCIA Para comprender el cerebro, los neurocientíficos no sólo investigan cómo se hallan construidas las distintas subdivisiones del mismo, sino también deberán descubrir su finalidad funcional, identificando en detalle cómo funcionan tanto las neuronas individuales como las estructuras formadas por grupos pequeños o grandes (o gigantescos) de neuronas. No es posible formular una teoría adecuada de cualquier actividad compleja del cerebro, si no se dispone también de una teoría adecuada acerca de la actividad individual de los componentes más simples. Sin embargo, es preciso recordar que a cada salto de magnitud en los fenómenos neurales se puede producir la emergencia de propiedades funcionales nuevas, que no existen en los niveles inferiores. Pero, antes de alcanzar ese nivel de discusión será necesario investigar/descubrir de qué manera una neurona determinada genera sus señales y las transmite a la célula siguiente. En este capítulo intentaremos hacer un breve recorrido sobre la neurociencia. No pretendemos realizar una aproximación completa al estudio del sistema nervioso o a todo su desarrollo histórico. Sin embargo, trataremos de realizar un resumen de los aspectos principales que tenemos que considerar a lo largo de esta introducción a la neurociencia, destacando los avances de los últimos años. La neurociencia tiene cierto carácter transdisciplinário, proporcionando así a los pedagogos los principios básicos del funcionamiento del cerebro que hacen posible la percepción sensorial, la actividad motora y la cognición. Los científicos consideran que la última frontera del conocimiento humano está en su propio cerebro, es decir, la máxima de la filosofía presocrática ―conócete a ti mismo‖ tiene un papel fundamental cuando intentamos responder a las cuestiones planteadas de cómo funciona nuestro sistema nervioso. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 Según Delgado et al. (1998)2 “...el cerebro es, en realidad, un conjunto de neuronas separadas del mundo exterior, cuya actividad funcional no sólo construye una percepción integral y privada del entorno, sino la elaboración de complejas respuestas motoras (comportamiento) y la elaboración interna de estrategias y patrones de conducta no directamente contingentes con lo que ocurre en cada momento (pensamiento).” El mismo autor señala que ya durante nuestros estudios en la escuela aprendemos que el elemento celular básico del sistema nervioso es la neurona, y que en el cerebro humano hay una cantidad del orden de 10¹² de neuronas. Esto es, si comparamos una neurona con un grano de arena, necesitaríamos para transportar este contenido un tren con 50 vagones aproximadamente. A diferencia de los granos de arena, las neuronas se caracterizan, además, por ser distintas entre sí, no sólo por su morfología sino también por sus diferentes capacidades funcionales. Según Kandel et al3 (1997) ―el propósito principal de la neurociencia es entender cómo el encéfalo produce la marcada individualidad de acción humana‖. Es decir, los neurocientíficos intentan comprender lo que ocurre en la distancia conceptual que media entre las moléculas responsables de la fina actividad de las células nerviosas y la complejidad aun en gran medida incomprensible de los procesos mentales destacados en los estudios neurobiológicos de la conducta. Así, la neurociencia echa mano de diversas disciplinas y estudios cognitivos, que han hecho posible la exploración biológica del potencial del cerebro humano, para que se pueda comprender quénos hace ser lo que somos. La Neurociencia es una disciplina que estudia el desarrollo, estructura, función, farmacología y patología del sistema nervioso, según Mora (1994)4. 2 DELGADO, J. M. FERRÚS, A. MORA, F. & RUBIA, F. J. Manual de Neurociencia. Madrid, Síntesis, 1998. Pág. 38-41. 3 KANDEL, E. JESSEL, T.M. SCHWARTZ, J.H. Neurociencia y Conducta. Madrid, Prentice Hall, 1997. Pág. 5-6. 4 MORA, F. Diccionario de Neurociencia. Madrid, Alianza Editorial, 1994. Pág. 190. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 Kendall et al (1997)5 se limitó a considerar que la Neurociencia es la ciencia del encéfalo. Lo que acostumbramos a llamar mente consiste en una compleja red de funciones realizadas simultáneamente (parcialmente independientemente) por el encéfalo y tal acción multitarea subyace a toda conducta, desde lo más sencillo, como andar y comer, hasta los actos cognitivos complejos, como pensar, hablar y crear obras de arte. Así, podemos decir que los trastornos del comportamiento que caracterizan a las enfermedades mentales son alteraciones de la función cerebral, a veces sin que aparezcan daños orgánicos. Para Bhatnagar & Andy (1997), “La neurociencia constituye el estudio de las estructuras anatómicas y los procesos fisiológicos del sistema nervioso. Por la neurociencia se consigue conocer las bases de la anatomía y la fisiología normal del cerebro, con lo que es posible identificar dónde asientan las anomalías estructurales y funcionales. ... La neurociencia es indispensable para comprender las correlaciones fisiológicas del habla, el lenguaje, los gestos y la cognición.”6 Según Bears, Connors & Paradiso (1998)7 no importa que tu profesor sea un bioquímico, un neurobiólogo, un psicólogo, un neurocirujano, un biólogo, (y ¿por qué no un pedagogo o un educador?) Etc. Todos son neurocientíficos, desde el momento en que todos estos profesionales tienen como objeto común de estudio el cerebro. La Neurociencia es un campo amplio de estudio y si queremos entendernos a nosotros mismos, tendremos que entender cómo se comportan e interactúan entre sí las distintas estructuras del sistema nervioso, que es el órgano encargado de las funciones superiores del hombre. Cuanta más correcta, coherente y detallada sea la información obtenida por los pedagogos acerca del funcionamiento y la plasticidad del cerebro (capacidad de cambiar estructuralmente con el tiempo), más les servirá para conocer mejor el comportamiento general de los niños y de nosotros mismos 5 Idem pág. 5 6 BHATNAGAR, Subhash C. & ANDY, Orlando J. Neurociencia para el estudio de las alteraciones de la comunicación. Barcelona, Masson, 1997. Pág. 01. 7 BEAR, Mark, F. CONNORS, Barry. W. & PARADISO, Michael, A. Neurociencia: Explorando el cerebro. Barcelona, Masson-Willian & Wilkins, 1998. Pág. 03 Universidad Internacional de Andalucía, 2012 durante los procesos de aprendizaje. El cerebro es demasiado importante para quedarse sólo como una parcela exclusiva de los neurocientíficos. Como podremos ver, los estudios en neurociencia también están relacionados con las alteraciones del habla y del lenguaje, ya que abordan la representación cortical de las aptitudes lingüística, musical, cognitiva, ideativa, gestual y mnésica, que son en gran medida exclusivas del cerebro humano, o en todo caso mucho más desarrolladas en éste que en los cerebros animales. Según Gardner (1987)8, ―Quienes trabajan en las neurociencias se diferencian de sus pares de otras ciencias cognitivas por adherirse más estrictamente al modelo de las ciencias “exitosas”, la física y la biología, y porque pueden enunciar de manera más inequívoca sus interrogantes y verificar si se avanza o no en vía a su solución.” La Neurociencia presenta un rico contenido cambiante y dinámico, pero todavía evoluciona con relativa lentitud en relación a las propiedades mentales más complejas. Sin embargo, los neurocientíficos desarrollan continuamente nuevas técnicas para explorar desde un punto de vista estructural y funcional el sustrato físico de la mente, permitiendo estudiar y manipular asimismo la capacidad inherente que tiene el sistema nervioso para responder adaptativamente a una lesión, un traumatismo, una disfunción vascular, etc. Hoy, el uso de animales manipulados genéticamente como modelos experimentales está proporcionando una aproximación molecular novedosa a la cognición, estudiando cómo al alterar un gen concreto se puede ver afectada la conducta: el aprendizaje, la percepción, la memoria o la atención. Los avances en neuroimagen permiten estudiar directamente, en sujetos humanos vivos, la representación interna de los procesos mentales. Así las funciones mentales superiores ya no tienen que deducirse a partir de observaciones comportamentales, o subjetivas, ya que ya puede intentarse en humanos el estudio de la cognición de manera no invasiva. 8 GARDNER, Howard. La nueva ciencia de la mente: Historia de la revolución cognitiva. Barcelona, Paidós, 1987. Pág. 311. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 Tenemos ya datos suficientes procedentes de los estudios de Neurociencia para recomendar a los centros de formación, a los estudiantes y a los profesionales del área educativa, un mayor énfasis en su formación acerca de la organización funcional del cerebro, sus tendencias primarias en los diferentes momentos de la infancia y adolescencia, y algunas de las alteraciones o contradicciones funcionales que comprometen el desarrollo personal, la comunicación y el engarce del joven con las unidades familiar, escolar y social. Esto ayudará a comprender la génesis de los problemas de aprendizaje, y la naturaleza y el ámbito de repercusión de su psicopatología cotidiana. Ayudará igualmente a comprender ciertas anomalías cerebrales de tipo congénito y ciertas enfermedades neurológicas de base genética, valorando la eficacia o las limitaciones de las acciones o tratamientos aplicables. En definitiva este tipo de formación ayudará a incorporar estos conocimientos de forma regular en la práctica educativa. La neurociencia es una área del conocimiento que estudia el desarrollo, estructura, función, farmacología y patología del sistema nervioso, y que viene contribuyendo significativamente a través de sus avances para un nuevo planteamiento teórico-práctico de los procesos educativos, de modo que favorezca una mejor intelección del desarrollo cerebral humano, en general, e infantil, en particular. El progreso logrado por la neurociencia hasta el momento en la definición de los principales sistemas funcionales del encéfalo (p.ej., los sistemas homeostático, de alerta, sensoriales, motores, de valoración de la experiencia, motivación, atención y memoria) se ha beneficiado del poder analítico de los estudios de la neurobiología celular para analizar los problemas planteados por la psicología cognitiva. Estos avances se basan en el supuesto de que las funciones mentales emergen de las propiedades biológicas de las células nerviosas y sus complejas interconexiones. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 Es habitual el clasificar los principales campos de la neurociencia cognitiva como sigue: percepción, acción, emoción, lenguaje, aprendizaje y memoria (Kandel et al. 1997)9 Los estudios de los componentes celulares del procesamiento de información en la vía visual han demostrado que el encéfalo no se limita a recibir impresiones del mundo externo, sino que más bien construye imágenes visuales, basándose en una integración altamente selectiva de los inputs que aportan las distintas vías aferentes paralelas con la experiencia acumulada durante toda la vida. Diferentes modos de interaccióncon el mundo (un objeto que se ve, una cara que se toca o una melodía que se escucha) son procesados en paralelo por diferentes sistemas sensoriales. Los receptores de cada sistema analizan y descomponen espacial y temporalmente la información proveniente del estímulo. Cada sistema sensorial abstrae su tipo de información particular, la somete a diversos algoritmos de análisis y ajustes reflejos de sensibilidad, y la representa secuencialmente en vías y regiones específicas del encéfalo, donde se interrelacionan con señales endógenas que representan la experiencia previa, en forma de expectativas con mayor o menor grado de probabilidad. Como resultado, se ―construye‖ la percepción más consistente con el conjunto de señales procesadas, con carácter de entidad psíquica emergente. Así, la apariencia final (subjetiva) que tienen nuestras percepciones de ser imágenes directas y precisas del mundo, son estrictamente una ilusión. Las células nerviosas, están conectadas entre sí de modo preciso y ordenado. Las conexiones en cada encéfalo son en general muy precisas, y, sin embargo, dada su variabilidad, no son exactamente las mismas en todos los individuos. Las conexiones entre las células pueden ser alteradas por la actividad, el esfuerzo y el aprendizaje. Los recuerdos son debidos en esencia a que la estructura y la función de las conexiones entre millones de células nerviosas llegan a modificarse sutilmente con la experiencia, de tal modo que la 9 Op. Cit. pág. 344. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 estimulación de una parte de la red funcional en cuestión tiende a reactivar un conjunto de células suficientemente similar como para que sea reconocido como un ―recuerdo‖. Por supuesto, éste también es un ―constructo‖ emergente, más o menos bien informado y detallado, de nuestras redes neuronales. Para comprender como las personas piensan, se comportan, sienten, actúan, y se relacionan unas con otras, es también esencial entender cómo los fenómenos de las células individuales llevan a la cognición. Para esto, tienen que combinarse los métodos de la biología celular con técnicas que relacionen la actividad de poblaciones interconectadas de neuronas con la conducta. Esta combinación de métodos (biología celular, neurociencia de sistemas, neuroimagen cerebral, psicología cognitiva, neurología comportamental y ciencia computarizada) ha dado lugar a una aproximación conjunta, denominada neurociencia cognitiva, proyectada para entender los mecanismos neurales que originan la conducta. El principal objetivo de la neurociencia cognitiva es el estudio de las representaciones internas de los fenómenos mentales. La meta de los esfuerzos combinados de la psicología cognitiva, la neurobiología de sistemas y la neuroimagen es trazar el mapa de los elementos de la función cognitiva dentro de sistemas neuronales específicos. Según Kandel et al (1997)10, la neurociencia cognitiva se basa en cinco avances conceptuales y técnicos fundamentales. El primero, ocurrió en los años sesenta y los setenta cuando se desarrollaran técnicas para examinar la actividad de las células individuales en encéfalos ilesos y activos de primates, haciéndose así posible el estudio de los procesos perceptivos y motores en el ámbito celular mientras los animales realizaban conductas típicas. El segundo, basado en los estudios celulares, llevaron al descubrimiento de que incluso procesos cognitivos complejos, tales como los procesos de atención y toma de decisiones, están correlacionados con el patrón de disparo 10 KANDEL, Eric. R. JESSEL, T.M. & SCHWARTZ, J. H. Neurociencia y Conducta. Madrid, Prentice Hall, 1997. Pág. 348 Universidad Internacional de Andalucía, 2012 de células individuales en regiones específicas del encéfalo. El tercero, procedente de los avances de la neurobiología de sistemas y de la psicología cognitiva, estimuló un renovado interés por la neurología comportamental. Estos estudios indican que en cualquier sistema cognitivo existen muchos módulos de procesamiento independiente de la información. El sistema visual, por ejemplo, tiene vías especializadas para procesar información sobre color, formas y movimiento. El cuarto, debido al desarrollo de las técnicas de neuroimagen — tomografía por emisión de positrones (TEP), la resonancia magnética nuclear (RM), la magnetoencefalografía, y las tensiones sensibles al voltaje — ha posibilitado relacionar los cambios de actividad de poblaciones neuronales con procesos mentales específicos en el cerebro humano in vivo. El quinto, la ciencia de los ordenadores, ha aportado dos contribuciones importantes a la neurociencia cognitiva. La primera es que los ordenadores han hecho posible simular la actividad de amplias poblaciones de neuronas y emprender el examen de tesis específicas sobre las funciones cerebrales complejas. La computación es útil para superar el problema, ya que nos permite hacer modelos de amplias redes neuronales. La segunda consiste en que los procesos cognitivos en cierto modo son análogos a los programas de ordenador, puesto que ambos se ocupan del procesamiento, transformación, almacenamiento y recuperación de la información. Así la ciencia de los ordenadores proporciona un lenguaje que, potencialmente, es útil para analizar los fenómenos cognitivos. La aplicación de la neurociencia al estudio de la percepción táctil, nos permite considerar que la sensación del tacto implica tres modelos particularmente sencillos de representación interna. Primero, estudiamos la representación del espacio personal bajo la forma de un mapa cortical de la sensibilidad táctil de la superficie del cuerpo, y cómo las modificaciones de este mapa neural que siguen a la pérdida de una parte del cuerpo pueden explicar el síndrome del miembro fantasma (percepción subjetiva de un miembro que no Universidad Internacional de Andalucía, 2012 existe; evidentemente un constructo perceptivo mental anómalo). Segundo, estudiamos cómo la representación del espacio personal se elabora partiendo de una representación más compleja del espacio peripersonal, el cual incluye a los objetos que están próximos, o del espacio extrapersonal, que incluye a los objetos fuera del alcance del brazo. En un mundo en constantes cambios y cada vez más exigente con la formación profesional, la unión de la neurociencia y la pedagogía (Neuropedagogía) proporcionará un amplio campo de aplicación teórico- práctico sobre el desarrollo mental, favorecido por nuevas técnicas no invasivas11 que permiten estudiar una función nerviosa en tiempo real, in vivo, de forma no traumática, indolora y precisa. Gracias a estos potentes scanners que permiten tratar grandes volúmenes de información, mostrando imágenes estáticas y dinámicas del sistema nervioso central con una definición apreciable (aunque aun insuficiente para alcanzar el nivel celular), abriendo así, una gran oportunidad de estudio de la mente. Ello hace que un neurólogo se transforme en un ―geógrafo‖ del cerebro, que puede determinar con precisión objetiva y topográfica las lesiones, como también hacer una exploración funcional del sistema nervioso central, y que puede proporcionar datos muy valiosos para definir un diagnóstico y evaluar los efectos de un tratamiento. ¿Cuáles serían las implicaciones prácticas de estos avances para los pedagogos12? La posibilidad de que las informaciones que ya pueden proporcionar estos Scanners y un conocimiento riguroso sobre el desarrollo biológico de las funciones mentales, permitan a los profesores actuar de forma que puedan planear actividades que estimulen las áreas del cerebro que necesitan ―ayuda‖ directa del adulto. 11 Técnica No Invasiva:técnica que posibilita estudiar un cerebro vivo, sin la necesidad de abrir la caja craneal. Ejemplos: Tomodensitometria o Tomografía de Absorción, que permite hacer distinción entre la sustancia blanca (compuesta en gran parte por la vaina de mielina que esta alrededor de las fibras nerviosas) y la sustancia gris (compuesta por el conjunto de cuerpos celulares) y reconocer las diferentes estructuras que anteriormente sólo se podían observar mediante una autopsia. Tomografía Computadorizada por Emisión de Fotones Únicos, Tomografía por Emisión de Positrones y finalmente la Resonancia Nuclear Magnética. 12 Para efecto de este trabajo consideramos pedagogos todos los que participan directamente de la acción escolar, como los maestros de clase, profesores de Educación Física, Música, Artes/Educación Artística, etc. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 Los estudios de la neurociencia sirven de referente para cuestionarnos cada vez más una pedagogía tradicional, que se centra en el profesor como actor principal del proceso educativo, llevando al mismo a coadyuvar con los padres en la educación de los niños. De aquí en adelante nosotros apuntamos una reorientación de la formación de los pedagogos en términos de conocimiento actualizado acerca del desarrollo biológico del cerebro, y sus propiedades relativas al aprendizaje, sin recurrir a los falsos rótulos psicologizantes. El objetivo prioritario que nos proponemos con la realización de esta investigación es saber cómo la neurociencia puede contribuir al trabajo de los pedagogos. Pretendemos conocer cuáles de las implicaciones funcionales de tales estudios son válidas a la hora de llevar a cabo una práctica pedagógica más predictiva en la etapa del desarrollo de la educación infantil, comprendida aproximadamente entre los 10/12 primeros años de edad. Del mismo modo, incorporaríamos a este objetivo general los determinantes históricos y culturales que modulan e influyen en el pensamiento pedagógico. Con el proceso de investigación que proponemos, pretendemos aprehender cuál ha sido el proceso histórico desarrollado en la construcción y los presupuestos claves en torno a los cuales se vienen articulando las investigaciones de la neurociencia. Para esto analizaremos los aspectos y categorías fundamentales del conocimiento, tratando de clarificar la falsa neutralidad de las mismas, con el objeto de no caer en el error de conocer por conocer, sino contribuir al desenvolvimiento de una práctica docente rigurosamente más actualizada. En este sentido, pretendemos estructurar una ruta de estudios de las contribuciones de la neurociencia en relación con los planeamientos de las actividades destinadas a los niños. Los pedagogos (y los padres también) precisan una buena perspectiva en términos de conocimientos del desarrollo neurofisiológico del cerebro infantil. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 A través de una amplia y exhaustiva revisión bibliográfica sobre los avances recientes experimentados en los estudios del sistema nervioso central, en neurociencia, y de los programas de aquellas disciplinas que guardan relación con el desarrollo biológico del cerebro. Esta revisión, nos permitirá analizar el proceso mediante él cual se obtiene y adquiere el conocimiento, la memoria, el lenguaje, etc. En última instancia, perseguimos, en un futuro cercano, diseñar un programa/disciplina de estudio, el cual podría ser llamado Neuropedagogía, o neurociencia para pedagogos, que en un primer momento mostraría cuándo, por qué y cómo deberían comportarse los diferentes actores en los procesos educativos de los niños en relación a las diversas manifestaciones del desarrollo cerebral. La complejidad estructural y funcional del sistema nervioso hace necesario un planteamiento multidisciplinario de la investigación en Neurociencia. Por ello las nuevas tendencias sobre el estudio y la enseñanza de esta disciplina están obligadas a reunir a profesionales de muchas áreas diferentes de las ciencias biomédicas y tecnológicas. Delgado & Ferrús (1997)13, fueron los pioneros, en España, en intentar formar y crear un grupo de investigadores con una nueva visión multidisciplinar en neurociencia. Ellos desarrollaron un programa de Maestría en Neurociencia en la Universidad Internacional de Andalucía - UIA, en la Sede de Santa María de La Rábida que tenía sus objetivos resumidos en dos puntos principales: “Convocar a profesionales y postgraduados a una reflexión en profundidad sobre los problemas científicos más relevantes, sobre sus enfoques actuales y sobre las posibilidades futuras en investigación. Crear en los alumnos una visión participativa y multidisciplinaria del estudio del sistema nervioso.” 13 Tríptico de la III Maestría en Neurociencia de la Universidad Internacional de Andalucía, sede de Santa María de La Rábida, febrero-mayo de 1998. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 Y sigue: “La complejidad estructural y funcional del sistema nervioso hace necesario un planteamiento multidisciplinario de la investigación en Neurociencia. Por ello las nuevas tendencias sobre el estudio y la enseñanza de esta disciplina están obligadas a reunir a profesionales de muchas áreas diferentes de las ciencias biomédicas y tecnológicas”. (Delgado & Ferrús, 1997) 14 En los EEUU, los neurocientíficos, psicólogos cognitivos, investigadores educacionales y practicantes y legisladores están aunando esfuerzos para explorar las relevantes posibilidades para las escuelas de los recientes hallazgos en neurociencia15 Todos los días los neurocientíficos aprenden más acerca de cómo se forma y desarrolla un cerebro infantil. Todos los días los profesores luchan para encontrar herramientas efectivas para ayudar a los niños a desarrollar con mayor capacidad y eficiencia práctica sus cerebros. En este sentido, educadores y neurocientíficos enfocan desde diferentes perspectivas el mismo tema. Parece lógico que la ciencia del cerebro pueda ofrecer algunas pistas para guiar a los educadores y que los educadores puedan hacer preguntas a éstos, para ampliar los conocimientos en las diferentes áreas científicas de investigación. Extrañamente, son prácticamente inexistentes los foros de discusión o comentario conjunto entre estos dos grupos de profesionales en España, donde la Neurociencia tiene un desarrollo muy significativo y existe un gran número de investigadores de prestigio internacional. Pero, ya hay una preocupación entre conocidos neurocientíficos (Mora, Delgado, Martínez, Puelles) y educadores (Romeu), en España. Sus preocupaciones no giran en torno a qué conocimientos de la investigación de la neurociencia pueden ayudar a los educadores, ya que el propio diálogo hace surgir los temas donde 14 Idem 15 Ver los siguientes artículos Bridging the Gap Between Neuroscience and Education. Denver, Education Comission of the States-ECS, 1996. Brain Resarch has implication for education. Denver, Education Commission of the States, 1997. White House Conference on Early Childhood Development and Learning: What new research on the Brain us About Our Youngest children. Disponible en la página www. whitehouse.gov/WH/New/ECDC. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 la interacción es fructífera, sino en la construcción de enlaces o cauces discursivos que cubran los huecos existentes entre ambos campos de conocimiento. La neurociencia viene proporcionando una fascinante visión acerca del desarrollo y funciones del cerebro. Los neurocientíficos, Bruer (2000), Kandel (1997)16, Delgado et al. (1998)17, LeDoux (1998)18 Damasio (1996, 2000)19 acreditan ahora que las estructuras que controlan la percepción, la acción y la cogniciónse desarrollan al mismo tiempo y no secuencialmente, como se creía antes. Los bebés nacen virtualmente con una población de células nerviosas preestablecida, cuyas complejas interconexiones son generadas durante los cinco o seis primeros años de vida. El número de células nerviosas sufre un continuo y gradual refinamiento, en general a la baja, ―podando‖ las exageradas capacidades iniciales para adquirir y afianzar sistemas conectivos perfectamente acordes con el entorno real percibido. Estas redes neurales que ya han incorporado la impronta del mundo circundante son las que proseguirán incorporando nuevos conocimientos y guiando nuestra conducta con su capacidad predictiva durante toda la vida. Antes del nacimiento, el cerebro infantil está ya constantemente buscando sentido para las sensaciones que tiene, incluyendo el uso del lenguaje y la música (el canto) por parte de la madre. Por ejemplo, los bebés pueden distinguir en todas partes un lenguaje de otro. Pero aproximadamente a los seis meses, los bebés empiezan a desarrollar ―imanes‖ que atraen hacia ellos los sonidos que formarán parte de su propio lenguaje. Ellos pierden así pronto su capacidad inicial para discernir las sutiles diferencias de los sonidos en los idiomas extranjeros. Estos ―mapas de percepciones‖ se desarrollan en la infancia, pueden explicar la distinción nacional y regional de acentos al hablar, y la dificultad apreciada al pretender aprender y distinguir sonidos afines en 16 Op. Cit. 17 Op. Cit. 18 LE DOUX, Joseph. El cerebro Emocional. Barcelona, Ariel/Planeta, 1996. 19 DAMÁSIO, António E. O erro de Descartes: emoção, razão e o cérebro humano. São Paulo, Companhia das Letras, 1996. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 otros idiomas cuando ya somos mayores. El cerebro tiene múltiples sistemas de memoria que procesan y actúan de diferentes modos sobre la información. Por ejemplo, la memoria a corto plazo se forma en una parte del cerebro, aunque puede ser transferida, almacenada y usada para recuperar datos destinados a otra memoria a largo plazo. Diferentes sistemas de memoria contribuyen de forma diferente en el campo físico, intelectual y de las valoraciones emocionales. Los bebés sufren de modo profundo en su desarrollo los efectos sensoriales y emocionales del entorno. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 NEUROCIENCIA, MULTIDISCIPLINARIEDAD, INTERDISCIPLINARIEDAD E INTEGRACIÓN DEL CONOCIMIENTO Un verdadero viaje de descubrimiento no es el encontrar nuevas tierras, sino el desarrollar una mirada nueva. Marcel Proust El estudio del cerebro y sus bases biológicas es uno de los grandes esfuerzos científicos de todos los tiempos. Representa la clave para entender de forma definitiva la naturaleza humana. Las ciencias se ocupan del hombre, pero él no es sólo un ser físico o cultural, más bien es un ser biológico, y las ciencias humanas, en cierto modo, deben tener sus raíces en las ciencias biológicas, que a su vez deben tener raíces en las ciencias fisicoquímicas. Ninguna de estas ciencias es completamente reducible una a la otra, debido a los fenómenos de emergencia al incrementarse el grado de complejidad. Puede decirse que la mente, como función, representa el fenómeno emergente de mayor rango de complejidad a nivel de cada individuo, permitiendo la emergencia de lo que llamamos la autoconciencia. Sin embargo, existen también interacciones colaborativas entre diferentes mentes, los fenómenos sociales de diverso grado, incluyendo entre otros aspectos el lenguaje, que son lógicamente aun más complejos que los procesos de un solo cerebro. El avance con el tiempo del predictivo conocimiento científico es un fenómeno social que permite a nuestra consciencia – al menos en algunos casos máximamente instruidos - a apercibirse de qué es nuestra chispa de autoconsciencia en el contexto del universo conocido. Ninguna de las entidades de menor rango de complejidad, bajando hasta el nivel subatómico, se apercibe de su posición aparente en el universo, o tiene sólo una idea en extremo ruda y local de éste. Parece ser que la proeza realizada por la ciencia implicaría facilitarnos la posibilidad de generar un modelo interno suficientemente complejo y articulado del universo como para poder representar en él la propia posición. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 Según Morin (2000)20, “La disciplina es una categoría organizadora dentro del conocimiento científico; instituye la división y la especialización del trabajo y responde a la diversidad de las áreas que las ciencias abarcan. Una disciplina tiende naturalmente a la autonomía en la delimitación de sus fronteras, del lenguaje que en ella se constituyó, de las técnicas que tiende a elaborar y utilizar y, eventualmente, de las teorías que le son propias.” Ya Nissani (1995)21, dice que una disciplina es ―algo comparativamente auto contenido y aislado del dominio de la experiencia humana, que posee su propia comunidad de especialistas y con componentes distintos, tales como metas, conceptos, habilidades, hechos, habilidades implícitas y metodologías‖ Toda disciplina es hija de la sociedad, o sea, la disciplina no solamente nace de un conocimiento y de una reflexión interna sobre sí misma, sino también de un conocimiento externo. Por eso, no basta a una disciplina conocer todos los problemas que le afectan. La institución disciplinar acarrea, al mismo tiempo, un peligro de super- especialización del investigador y un riesgo de ―cosificación‖ del objeto estudiado, el cual corre el riesgo de olvidar qué es lo más destacado o construido. Crear una frontera disciplinar, con su lenguaje y sus conceptos propios frente a las demás, hará que exista un cierto aislamiento con relación a otras disciplinas, pero manteniendo problemas que se superponen a los de las demás.22 Sin embargo, la exquisita complejidad del sistema nervioso y las diversas barreras metodológicas que existen en este campo para el estudio objetivo de su estructura y función, requieren una colaboración extensa entre varias disciplinas científicas. Biología molecular y celular, biología del desarrollo, genética, bioquímica, biofísica, farmacología, electrónica, tecnología de la información, ingeniería biomédica, matemáticas, estadística, física, ciencias cognitivas, psicología, lingüística y, por supuesto, más recientemente la pedagogía convergen y se interconectan en aquella que probablemente sea 20 MORIN, Edgar. A cabeça bem-feita: repensar a reforma, reformar o pensamento. Rio de Janeiro, Bertrand Brasil, 2000. Pág. 105. 21 NISSANI, Moti.. Fruits, salads, and smoothies: a working definition of interdisciplinarity." In: Journal of Educational Thought 26: 2, 1995. 22 Idem Universidad Internacional de Andalucía, 2012 la más interdisciplinar de todas las ciencias, la Neurociencia. La explicación de esto es sencilla, puesto que, la Neurociencia tiene ya en su esencia un carácter de integración, porque su objeto de estudio (el cerebro) es un órgano de integración de diversas fuentes de información del entorno, sean físicas, eléctricas, visuales, sensoriales, culturales, etc. La noción de hombre está fragmentada entre diversas disciplinas de las ciencias biológicas y entre todas las disciplinas de las ciencias humanas: es decir, la física por un lado, el cerebro, por otro, y el organismo, los genes, cultura, educación, etc., etc. Pero, el gran problema está en encontrar la difícil vía de interarticulación, interconexión, entre las diversas ciencias, no apenas su lenguaje propio, sino también conceptos fundamentales que no pueden ser transferidos de un lenguaje a otro. LANECESIDAD DE CREAR UN VOCABULARIO COMÚN Si se debe de producir un nuevo acercamiento interdisciplinario, entonces, lo que se necesita más urgentemente es un vocabulario común entre científicos del cerebro y educadores. Tras desarrollar la comprensión semántica mutua mediante la construcción de un vocabulario común, la investigación del cerebro podría ser dirigida hacia áreas dónde la investigación educativa ya ha establecido una hipótesis activa, y viceversa. Las discusiones interdisciplinarias son valiosas en relación a identificar los procesos de aprendizaje y las condiciones de entorno del resultado, pero es normalmente difícil encontrar la tierra común para aumentar la interacción, y el criterio compartido para juzgar su progreso. El acercamiento unilateral (¿puede la investigación del cerebro ser aplicada a la práctica del aula?) puede conllevar ciertos peligros. Partiendo de un acercamiento interaccionista, en el que se resuelva qué necesitan los educadores saber acerca de la ciencia del cerebro, se podrán lograr los avances más significativos y correlacionados con sus propios estudios. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 Con este fin, la colaboración activa y empírica entre neurocientíficos y educadores es necesaria. Esta colaboración beneficiará un esfuerzo conjunto para encontrar la tierra común. Un foro en el cual los neurocientíficos y educadores discutan y pongan en común sus investigaciones, cuestionen y clarifiquen las terminologías y las diferencias metodológicas podría ser un paso crucial. La meta de desarrollar una ―ciencia del aprendizaje‖ interdisciplinario no puede perseguirse únicamente por unos u otros por separado, sino que depende de que cada uno exponga ideas e hipótesis para que sean discutidas y comprobadas por el conjunto. Para esta tarea se necesita un mediador. Las necesidades de un mediador del diálogo interdisciplinario para prevenir el dominio de una u otra disciplina que hemos propuesto en el párrafo anterior sugiere la necesidad de un profesional de la psicología cognitiva como instrumento más apropiado para este papel. Esto no excluye contribuciones de la psicología de desarrollo, sociología, sociología de la educación, antropología y psicología evolutiva, que en todo caso deberían estar presentes en el foro interdisciplinario. Sin embargo, nosotros creemos que la ciencia del cerebro puede impactar de forma más directa en las investigaciones sobre la enseñanza y el aprendizaje a través de la psicología cognitiva. Si éste es el caso, las concepciones del público y de los maestros de psicología pueden necesitar atención. Entre muchos maestros y formadores de maestro existe una profunda desconfianza hacia la psicología, en parte basada en los reclamos prematuros acerca de su aplicabilidad, y el desinterés en la psicología académica, resultante de la creencia de que todo conocimiento que vale la pena en la enseñanza y el aprendizaje está basado en el ―sentido común‖ y la experiencia profesional. Por otro lado, tuvimos oportunidad de oír de viva voz de algunos de los neurocientíficos en España, que mucho de lo que escriben los educadores, psicólogos y filósofos, ―es sólo literatura‖. Con eso demuestran una cierta falta de sensibilidad y respeto a los avances que se vienen produciendo en estas áreas de conocimiento. Podría ser arriesgado sugerir que la investigación educativa por si misma no puede proporcionar el mejor acercamiento a muchos de los problemas del aprendizaje con sus propios recursos. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 En lugar de preguntar cómo la neurociencia puede ayudar a la investigación y práctica educativa, podría ser más útil pensar en cómo la ciencia del cerebro desafía las visiones del sentido común acerca de la enseñanza y aprendizaje. En lugar de verificar (en términos de actividad neural subyacente) lo que los educadores ya saben, podría ser más útil preguntar en qué campos puede ofrecer la investigación sobre el cerebro información sobre aprendizaje y cognición que es inesperada o anti-intuitiva para los educadores. Dos áreas que vienen a la mente, y qué se discutirán, próximamente, es si existe un aprendizaje implícito23 o se trata de un aspecto de la plasticidad en el cerebro adulto. Brevemente, la investigación en aprendizaje implícito ha mostrado que el cerebro procesa información a la cual no se presta atención, y pasa totalmente desapercibida. Esta tendencia del cerebro a hacer las cosas ―a espaldas de uno‖ es penetrante y podría tener repercusiones en las teorías de la enseñanza. Muchas áreas diferentes de investigación en la neurociencia han demostrado que el cerebro adulto es ―plástico‖ y capaz de una cantidad notable de cambio y reagrupación de funciones, dependiendo de cómo el cerebro es usado24. Esta investigación sugiere que el cerebro está bien organizado para el aprendizaje a lo largo de la vida y su adaptación al ambiente. La rehabilitación de ciertas funciones perdidas es posible y vale la pena la inversión de tiempo y esfuerzo en lograrla. Por otro lado, se sugiere que no hay necesidad biológica para apresurarse a iniciar la enseñanza cada vez con una mayor premura. Más bien, los comienzos tardíos, podrían revisarse bajo los nuevos resultados de la investigación del cerebro. 23 Ver LEDOUX, Joseph. El cerebro emocional. Barcelona, Ariel/Planeta, 1999. Pág. 223-227. 24 Para mas detalles ver: NIETO-SAMPEDRO, M. Plasticidad neural: una propiedad básica que subyace desde el aprendizaje a la reparación de lesiones. In: El cerebro Íntimo: ensayos sobre neurociencia. Barcelona, Ariel, 1996. Pág. 66-96. BRAILOWSKY S. STEIN, D. G. & WILL, B. El Cerebro Averiado: plasticidad cerebral y recuperación funcional. México, Fondo de Cultura Económica. 1998. NIETO- SAMPEDRO, M. Plasticidad sináptica. In: Función Cerebral. Investigación y Ciencia, 138 (1995): 40- 48. NIETO-SAMPEDRO, M. Plasticidad Neural: del aprendizaje a la reparación de lesiones. Arbor, nº602 (1996) Tomo CLIII. CHURCHLAND, P. S. Neurophilosophy: Toward a Unified Science of the Mind/Brain. Massachusetts, Bradford Books/MIT Press, 1996. Pág. 151-152. Universidad Internacional de Andalucía, 2012 Creemos que utilizando descripciones concisas junto con ilustraciones de las estructuras y las conexiones neuronales se puede explicar toda la complejidad de la anatomía y la fisiología del sistema nervioso central, permitiendo relacionar las funciones con las estructuras del sistema nervioso autónomo y del periférico, para que los educadores no se sientan abrumados con lo intrincado de los estudios en neurociencia, más bien, estimulados a adquirir nuevos conocimientos en este amplio campo de estudio. Y hacerlo en un lenguaje sencillo, asequible a todos, huyendo de formalismos, sólo familiares a los propios estudiosos y presentando cuestiones con abundancia de ejemplos y analogías, incluso muy elementales, pero sin desvirtuar el verdadero contenido de las teorías. No se trata de una divulgación barata que malamente informa a los educadores de los temas que exponen los neurocientíficos, sino que casi siempre debe estar realizada por notables/expertos/maestros, en el saber y en el decir, haciendo buena la sentencia de que quien conoce bien una cosa sabe explicarla mejor y a cualquier nivel. Debemos llamar la atención de que, sin significar una simplificación de los estudios neurocientíficos, estos conocimientos aportados por la neurociencia deben llegar a los educadores tras eliminar los detalles enciclopédicos de la anatomía y la fisiología, proporcionando lo esencial. El problema, obviamente, es evitar al mismo tiempo una banalización de la neurociencia. El discurso de los neurocientíficos está en gran medida anclado en un lenguaje tan hermético que en ocasiones es casi inaccesible
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